沼气发酵活性污泥性能与微生物分布关系研究

本课题瞄准当前国内外厌氧消化研究瓶颈，旨在解决沼气发酵启动过程的可控性问题。拟以猪粪为底物，通过调控厌氧生物环境提高接种污泥活性，实现厌氧消化过程的快速启动和高产气率的维持；借助污泥生长形态观察和因变因子的监控，分析厌氧发酵启动初期的制约因素及系统的自我调控能力；同时借助宏基因组技术，研究厌氧活性污泥的形成过程和微生物群落分布的演替规律；分析厌氧活性污泥中不同微生物分布状况与产气量的关系，探索形成高效厌氧微生物生态组成的最佳条件；通过正交实验分析非生物控制因子对系统内生物因子的作用机理，揭示影响厌氧发酵产气效率的内在因素；最终通过对影响微生物分布的非生物因子调控，人工扩增繁育含优势菌种的高活性厌氧接种污泥，检测污泥活性，并验证其用于厌氧消化对产气提升的实际作用效果。

本项目通过近4年的研究主要开展了包括：①沼气发酵活性污泥微生物群落结构及演替规律研究；②影响污泥微生物群落演替的生物因子和非生物因子相互作用关系研究；③通过非生物因子调控获得厌氧活性污泥最佳微生物群落实现方法研究；④高效厌氧活性污泥的培养和活性验证研究等工作。最终明确了厌氧发酵不同阶段活性污泥微生物群落分布情况、演替规律和不同基因、菌群的功能，揭示了厌氧发酵体系内非生物控制因子与厌氧活性污泥微生物分布之间的作用关系，以及不同微生物分布对产气效果的影响。主要成果包括发表论文11篇，其中SCI和EI收录论文5篇；鉴定“国际先进”成果1项，获奖2项；授权实用新型专利3项，进入实质性审查阶段发明专利3项；培养硕士研究生5人；召开国际学术会议1次，参加各类学术会议7次；成果还应用于与瑞士SDC、朝鲜科学院合作开展的“朝鲜秸秆沼气项目”的原料预处理和沼气越冬实验示范中，且开展以应用研究为主的“户用沼气池的修复和沼气建后服务体系建设”示范项目1项。